多泥沙河流侧向进水泵站开机组合对前池流态的影响研究

为探索多泥沙河流侧向进水泵站不同开机组合对泵站前池流态的影响,选取甘肃省景泰川电力提灌工程灌区一期总干三泵站侧向进水前池为典型研究对象,现场取样分析泵站引水含沙情况,利用超声波多普勒流速流向仪对前池流场进行现场实测,同时引入逆向工程技术构建现场淤积状态下进水前池(以下称原位前池)三维几何模型,采用FLUENT软件基于Realizable k-ε湍流模型及Mixture多相流模型对原位前池水流流态进行数值计算,对比分析数值模拟结果与现场测流结果,验证了数值模型的可靠性。在此基础上,分别对10种不同开机组合方案下未淤积状态下的进水前池(以下称原型前池)流态进行了数值模拟分析。研究结果表明:前池外侧边壁及末端存在回流区及泥沙淤积问题,基于逆向工程的原位前池流态数值模拟结果与现场测流结果相吻合;原型前池主流扩散效果不佳,泵站机组对称开启,同时避免两端机组停机尤其是末端机组停机,前池水流流态较好。本文提出的研究思路对泵站前池流态数值模拟研究具有一定的应用价值,研究成果可为类似泵站工程优化设计和优化运行提供参考依据。     

闸站结合泵站前池流态优化

为了优化闸站结合泵站运行时的前池流态,消除不良流态的影响,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法,分析了不良流态发生的原因。提出了多种优化整流方案,研究了其整流效果,构建了由带通水孔的导流墙、Y型导流墩和沿流向导流坎所形成的组合式整流措施。数值模拟发现,带通水孔的导流墙能够有效缩小并上移导流墙后回流区,再借助Y型导流墩和沿流向导流坎的整流作用,能使前池水流均匀顺直地进入进水池,较好地解决了因横向流速产生的偏流问题。研究结果表明,该组合式整流措施使得进水流道进口流速均匀度由86.30%提高到了93.46%,进水池两侧轴向流速偏差度由原来的12.63%下降为3.47%,整流效果显著。研究成果可为类似泵站工程流态改善提供参考。     

泵站进水前池流态研究概述

对实际工程中泵站进水前池流态紊乱所带来的问题进行了总结。介绍进水方式、前池设计、前池水位等因素对水流流态的影响以及前池流态的研究方法,并对模型试验所采用的试验标准进行了阐述。总结了目前泵站前池中最常用的几种整流措施,包括整流机理和设计要点。     

大型泵站正向进水前池流态的数值模拟研究

采用三维紊流数值模拟方法,通过建立数学模型,对泵站正向进水前池在不同扩散角和各种开机组合条件下的水流流态进行了数值模拟。模拟的速度等值线图和速度流线图表明,泵站前池的水流流态主要与前池结构、机组开启组合状态、前池内已形成的泥沙淤积有关。     

城市综合排水泵站前池流态的数值模拟研究

为有效改善前池内部的水流流态,本文以某市排水泵站为例,借助湍流模型构建三维数学模型,在此基础上实现对泵站进水前池水力特性进行数值模拟研究,在分析数值模拟计算结果的基础上,提出相应的优化措施,以期丰富相关研究,为城市综合排水泵站的设计与优化提供有效参考。     

大型泵站前池复杂流场的数值模拟及优化设计

杭州三堡排涝工程的泵站前池兼有正向和侧向的进水水流,在一定的运行条件下,侧向的折冲水流影响正向主流流态,造成进水池中出现主流偏移、脱壁和旋涡,对泵站的运行效率有较大的影响。通过对该工程不同工况下的泵站运行进行数值模拟获得前池的流场,据此评价折冲水流对泵站机组运行的影响,提出设计调整方案,增加整流措施,并根据调整后的流场计算结果,反馈调整方案的可行性。     

侧向进水泵站前池流态试验研究

以Froude准则为基础,适当提高模型流速,在不同水位下进行了某侧向进水泵站的模型试验。结果表明:原方案前池内无论是面层还是底层,均出现大尺度回流区;水流斜向进入进水池,边侧水流偏斜尤为严重;翼墙回流区内流速较低,易造成泥沙淤积,对泵站的安全、经济运行不利。通过对底坎、导流墙、"Y"型导流墩等多种整流措施进行试验,发现采用由"Y"型导流墩演变而来的"丁"字型倒流措施能取得较好的整流效果。     

非对称式泵站前池流态及整流措施研究

为研究泵站进水前池非对称布置时的流态问题,文章基于枞阳大砥含站工程,首先采用规范方法计算建筑物规模及建筑物整体布置,确定工程总体设计和模型边界条件,然后利用有限元计算软件基于RNG k-ε紊流模型对大砥含站运行期来水流态进行模拟,定性定量分析流线变化情况和流速分布特征,研究不同导流措施的整流效果。结果表明：相比于无整流措施和导流栅方案,“川”字导流墙对前池回流区抑制效果较好,各控制断面流速分布均匀,前池水流流态明显改善。     

城市输水泵站前池流态及整流措施

鉴于城市输水泵站受用地限制,一般布局较为局促,前池内易产生回流、漩涡等不良流态的现状,为改善前池流态,结合某底部涵管进水形式的城市输水泵站,采用雷诺时均方程结合RNG k-ε湍流模型,对泵站前池流态进行了数值模拟,研究适用此类城市输水泵站的整流措施。数值模拟计算结果表明,泵站前池两侧存在大尺度回流,进水池进流流量分配不均,水泵进水条件较为恶劣;采用八字形导流墩和底坎的组合式整流措施,能有效地将密集居中的主流分散,消除前池两侧的大尺度脱壁回流,均化进水池进流,使泵进水状况变好,提高泵站运行的可靠性。     

大型城市供水泵站前池流态改善措施研究

大型城市侧向进水泵站前池易产生回流、漩涡等不良流态,为改善前池流态,保证水泵进水具有良好条件,基于N-S方程和Realizable k-ε模型,对上海市青草沙水源地原水工程五号沟泵站多机组侧向进水前池水流流动特性进行了数值模拟研究。针对泵站布置特点,提出了改变配水孔结构、增设八字形导流墩等改善前池流态的工程措施,有效地改善了前池的流态,从而提高了水泵的进流条件。改善流态措施的研究成果可为泵站前池的水力优化设计提供依据。     

泵站前池导流板整流措施数值模拟研究

针对前池流场是具有强紊动的自由表面流动的特点,CFD数学模型应用VOF方法,采用Realizablek-ε的紊流模型。以导流板设置位置、倾斜角度与板下悬空高度为因子拟定多个数值试验工况,通过数值模拟分析比较整流效果,给出了较合理优化的导流板布置方案。     

某大型泵站机组振动原因分析及水力改善措施

某大型泵站建成运行后机组出现间隙性振动,通过分析认为,泵体结构存在局部缺陷,由此对进水池水流流态要求较高;另一方面,原经过水工模型试验优化的进水池结构在实施时发生了变更,使得流道内水流不甚均匀。最后从改善水流流态着手提出了消振措施。     

大流量工况下预制泵站内部流动特征

针对预制泵站的大流量运行工况,提出多筒体布置方案,采用计算流体动力学方法对预制泵站全流道内的三维流动进行了模拟与分析,借助流动参数分布研究预制泵站的运行特征。根据流量分配的原则设计了4筒体顺序并联和对称并联两种方案,每个筒体内包含2台输送泵。在两种并联方案条件下进行了8台泵同时运行的流动模拟与分析,获得了输送泵和筒体内的流量分布,总结了输送泵实际运行工况偏离其设计工况的原因。对泵内流动状态进行了对比,分析了相邻泵之间的相互干扰。通过分析预制泵站出口管路内的速度和压力分布、流量分配方案及泵站底部流动特征对泵站运行的影响,描述了影响泵站运行稳定性的水力因素。研究结论为预制泵站的设计、控制和运行提供了参考。     

深层隧道进流式泵站前池流态及整流措施研究

为改善深层隧道进流式泵站前池内的旋流、偏流等不良流态,基于RNG k-ε 湍流模型对前池流态进行数值模拟,研究适用于此类城市排涝泵站的整流措施。数值计算结果表明:泵站前池、进水池内存在局部立面旋滚、螺旋流、斜向流、流速分布上高下低等不良水力现象,致使泵站进水流道水力条件不佳;采用双层环形板和两组导流墩的组合式整流措施可抑制前池、进水池中的立面旋滚、螺旋流和斜向流流态,从而有效改善流道的进水条件,提高进水流道进口处流速分布均匀度,使泵进水状况变好,提高泵站运行的可靠性。     

大型混流、轴流泵站水泵出水流道断流设施优化选择的建议

为了使工程安全稳定运行,提出对于采用平直出水流道的大型混流、轴流泵站工程必须进行水力过渡过程分析计算,并提出安全可靠的断流设施,同时确定合理的关闭时间。此外,提出国家标准《泵站设计规范》对水泵出水流道断流设施应优先选择运行可靠、调节灵活、结构简单的液控蝶阀的建议。     

大型泵站水泵机组振动信号滤波方法

针对大型泵站水泵机组运行时振动信号易受多种因素影响产生随机误差、噪声干扰,进而影响机组健康状态评价结果的问题,对水泵机组振动信号滤波方法进行分析研究。以南水北调东线某泵站水泵机组运行时机泵联轴器处的振动信号为例,分别使用巴特沃斯滤波器、基于汉宁窗的FIR 滤波器以及基于谐波小波的滤波器3 种滤波方法对水泵机组振动信号进行滤波处理并进行对比分析。结果表明:巴特沃斯滤波器和基于汉宁窗的FIR 滤波结果中存在时域波形的时延和轴心轨迹的连线,滤波不完全,而基于谐波小波的滤波几乎能够完全滤除干扰;对于特定频段的滤波,基于谐波小波的滤波在频段范围比较小的时候优势更加明显。     

高扬程泵站机组选型设计探讨

水泵作为一种通用机械,广泛地运用于国民经济发展的各个环节,在农业和水利工程中尤为常用。对于高扬程、长距离的泵站工程来说,水泵能否高效稳定地运行是整个工程的关键核心技术问题。对某高扬程、大流量引水泵站工程,水泵选型时,各类泵型的技术参数及特点进行了综合考虑和分析,同时,对每种泵型所产生的经济成本进行了分析评价,根据分析、比选结果,从而确定了最适宜该工程的一种设计方案。该引水泵站的建成,有效地缓解了当地乡镇水资源短缺的矛盾,提高了乡镇农业生产、生活供水保证率,同时也验证了所选方案的正确性。研究成果可为类似工程的设计提供借鉴。     

泵站出水流道基本流态分析

为了改进泵站出水流道的水力设计方法，采用三维紊流数值模拟的方法，模拟了虹吸式、直管式和斜式三种型式出水流道内的流动形态；发现出水流道平面方向上的扩散情况较好，而立面方向在出口断面附近则不同程度地存在着旋涡，该旋涡对流道出口断面的流速分布有很明显的影响；提出在流道设计时应最大限度地利用流道宽度方向的扩散，以免出口断面的有效面积过多地被旋涡挤占。     

水源地取水泵站水流流态数值模拟与改善

为解决取水泵站预沉池内水流流态紊乱、曝气池及前池存在大面积回流区及旋涡等问题, 针对某一具体水源 地取水泵站, 基于三维不可压缩流体的有限体积法和标准 k2E 湍流模型, 采用 ANSYS CFX 软件对该泵站预沉池、 曝气池及前池进行数值模拟计算。通过对计算结果进行后处理, 分析了取水泵站所选横断面水流流态、流速云图以 及压力云图。在原方案基础上通过对曝气池廊道转角处设置倒圆角、廊道转角内设置/ U0 形导流墙与 1/ 4 弧形导 流墙、前池内设置八字形导流墩及泵机组间设隔墩来对泵站进行优化。优化后改进方案与原方案相比, 廊道转角处 脱流、回流现象得到改善, 曝气池及前池内大范围回流区域消失, 泵站整体水流不存在明显的不良流态。该研究成 果对于优化内水流流态, 预防泥沙沉淀, 提高泵站运行稳定性、高效性、安全性有一定的指导意义。